教材用的是《编译原理》(第三版)陈火旺著,电子版戳这里密码:x4ut
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设计题目:手工设计c语言的词法分析器(可以是c语言的子集)
设计内容:处理c语言源程序,过滤掉无用符号,判断源程序中单词的合法性,并分解出正确的单词,以二元组形式存放在文件中。
设计目的:了解高级语言单词的分类,了解状态图以及如何表示并识别单词规则,掌握状态图到识别程序的编程。
词法分析器的功能输入源程序,按照构词规则分解成一系列单词符号。单词是语言中具有独立意义的最小单位,包括关键字、标识符、运算符、界符和常量等。
(1) 关键字 是由程序语言定义的具有固定意义的标识符。例如,C语言
中的void,if,while都是保留字。这些字通常不用作一般标识符。
(2) 标识符 用来表示各种名字,如变量名,数组名,过程名等等。
(3) 常数 常数的类型一般有整型、实型、布尔型、文字型等。
(4) 运算符 如+、-、*、/等等。
(5) 界符 如逗号、分号、括号、等等。
词法分析器所输出单词符号常常表示成如下的二元式:
(单词种别,单词符号的属性值)
单词种别通常有:
标识符一般统归为一种;
常数则宜按类型(整、实、布尔等)分种;
关键字可将其全体视为一种;
运算符可采用一符一种的方法;
界符一般用一符一种的方法。
对于每个单词符号,除了给出了种别编码之外,还应给出有关单词符号的属性信息:
单词符号的属性是指单词符号的特性或特征。
当读入源程序文本,由于空格、换行符视为终态的标志,或者没有对应的状态,所以可以很自然的被过滤掉。
本词法分析器的单词种别有:关键字,标识符,数值(整形、实型),界符,运算符,字符,字符串。
某些种别的单词有初始化的表:
关键字 | 位置 |
---|---|
int | 0 |
main | 1 |
void | 2 |
if | 3 |
else | 4 |
char | 5 |
float | 6 |
double | 7 |
for | 8 |
while | 9 |
break | 10 |
switch | 11 |
case | 12 |
default | 13 |
return | 14 |
界符 | 位置 |
---|---|
{ | 0 |
} | 1 |
( | 2 |
) | 3 |
[ | 4 |
] | 5 |
, | 6 |
; | 7 |
运算符 | 位置 |
---|---|
+ | 0 |
- | 1 |
* | 2 |
/ | 3 |
< | 4 |
> | 5 |
= | 6 |
<= | 7 |
>= | 8 |
++ | 9 |
– | 10 |
+= | 11 |
-= | 12 |
*= | 13 |
== | 14 |
% | 15 |
int state;//全局变量
bool flag = 0;//编译逻辑检验
string input_str;//输入的字符串
string str;//已确定状态的字符串
struct TOKEN
{
int i; //对应分词的种类
int j; //对应分词在相应表中的位置
int Vt_id; //记录分词在文法中的终结符信息
TOKEN(int a = 0, int b = 0,int c = 0)
{
i = a, j = b, Vt_id = c;
}
};
vector<string>TOKEN_k;
//关键字表
vector<string>TOKEN_p;
//界符表
vector<string>TOKEN_o;
//运算符表
vector<string>TOKEN_i;
//标识符表
vector<string>TOKEN_c;
//常数常量表
vector<string>TOKEN_strc;
//字符串常量表
vector<string>TOKEN_charc;
//字符常量表
vector<pair<string,int> >ans;
//将结果以数据对的形式保存
初始化变量;
While 从文件中按行读入数据:
If 读入字符串 != “#”:
i=0:
While i< input_str.size():
next_state(input_str[i]);
If is_KI():
查询TOKEN_k表;
If 在TOKEN_k表中:生成关键字Token字
Else:
查询TOKEN_i表;
If 在TOKEN_i表中:生成标识符Token字
Else:
将当前分词加入TOKEN_i表中,生成Token字
If is_P():
查询TOKEN_p表;
If 在TOKEN_p表中:生成界符Token字
Else:编译程序出错,break
If is_C():
查询TOKEN_c表;
If 在TOKEN_c表中:生成常数常量Token字
Else:
将当前分词加入TOKEN_c表中,生成Token字
If is_STRC():
查询TOKEN_strc表;
If 在TOKEN_strc表中:生成字符串常量Token字
Else:
将当前分词加入TOKEN_strc表中,生成Token字
If is_CHARC():
查询TOKEN_charc表;
If 在TOKEN_charc表中:生成字符常量Token字
Else:
将当前分词加入TOKEN_charc表中,生成Token字
i++;
If 编译出错:报错,break
While end;
While end;
课程设计一的报告借鉴了在github上找到的某位同学的课程设计报告,具体戳这里密码:oxx4
实验目的:了解掌握算符优先分析的基本方法、内容;学会科学思考并解决问题,提高程序设计能力。
实验内容与要求:用算符优先分析方法设计一个分析解释程序,对输入的赋值语句、输出语句、清除语句进行词法分析、语法分析、表达式求值并存储于指定变量中;
若存在错误,提示错误相关信息。
文法表示:
S→v=E|E?|clear
E→E+T|E-T|T
T→T*F|T/F|F
F→ (E)|v|c
语法分析:
单词种别码设计:
单词 | 种别码 |
---|---|
= | 1 |
? | 2 |
+ | 3 |
- | 4 |
* | 5 |
/ | 6 |
( | 7 |
) | 8 |
v | 9 |
c | 10 |
clear | 11 |
# | 12 |
N | 13 |
算符优先分析法是一种简单实用的自下而上分析方法,定义如下:
定义1:若一个文法 G 的任何产生式右部,都不含两个相继出现的非终结符, 则称G为算符文法。
定义2:设G是一个算符文法,任何相继出现的中介符对之间存在如下三种归约优先顺序:
优先关系可以用矩阵表示,称为优先关系表。
定义3: 若文法 G 的任何相继终结符对至多只满足以上关系之一,称该文法为算符优先文法。
FIRSTVT |
---|
FIRSTVT(S)={v,?,+,-,*,/,(,c,i} |
FIRSTVT(E)={+,-,*,/,(,v,c} |
FIRSTVT(T)={*,/,(,v,c} |
FIRSTVT(F)={(,v,c} |
LASTVT |
---|
LASTVT(S)={=,+,*,),v,c,/,-,?i} |
LASTVT(E)={+,*,),v,c,/,-} |
LASTVT(T)={*,),v,c,/} |
LASTVT(F)={),v,c} |
对每个非终结符求出这两个集合后,可按如下规则求出各终结符对之间的优先关系:
(1)根据实验一,现在的情况是已经分析出了句子的单词,并且变成了单词块,存放在smbol栈中,单词的形式是(种别码,常数值)。
(2)并且分析出了标识符存放在了IDentifierTable idTbl[30]中。标识符的形式是(标识符名字,标识符的值),用-1表示暂未被赋值。
(3)分析出了算符优先分析的优先关系表存放在char
PriorityTable[20][20]中。
(4)归约栈:进行移入、归约操作。
首先将符号表的第一个元素#,对应的(种别码,-1)压栈,即
SymbolTbl temp_sym;
temp_sym.syn=12;
temp_sym.value=-1;//-1代表这个地方不需要
Reource_Symbol.push(temp_sym);//将#压栈
对于堆栈定义两个指针,一个指针pStackTop始终指向栈顶,在栈被修改(push,pop)之后都要修改。另一个堆栈指针是pScanStack,负责对整个堆栈的扫描,不断地查找可归约串的结束位置。
对于符号表,定义Sym_scan_pointer指针,从一开始,对符号表进行扫描。
因为现在不仅是语法分析,还包含了语义分析,我们要定义好语义子程序,比如说“清除语句”,#clear#,我们遇到这个东西时,就要清楚工作台。
因此,我们在进行其他分析之前,先把解决这个问题。
if(sym_length>=3&&(symbol[1].syn==11))
{//清除语句,清除屏幕并且清空标号表中的值
Clear_Symbol_Tbl();
}
下面比较栈中元素和符号表中元素的大小关系:
首先栈扫描指针和栈顶指针同时指向栈顶开始分析:
{
查看栈扫描指针pScanStack所指的元素和符号表指针所指元素的关系。
若为小于:
则将符号表指针所指元素压栈,修改栈的两个指针都指向栈顶。符号表指针下移。
若为等于:
此时要分两种情况:
@1.若是栈扫描指针pScanStack所指的元素和符号表指针所指元素都是#,则查看栈中是否只有两个元素且栈顶元素是否为N,若为真,则说明归约成功,输出栈顶的值,然后结束分析。否则,则报错。
@2.若不是上面的情况,则按照小于关系处理。
若为大于:
进行归约;
}
1、若该元素为标识符:语义分析:判断标识符是否已定义;弹出栈顶元素,将N(13,标识符的值)压入栈中,这里取了一次巧,即是让N来承载归约的结果,更加方便。重新修改栈顶指针,栈扫描指针,将栈扫描指针指向从栈顶数第一个终结符的位置,即下移。
pScanStack=Reource_Symbol.getTopPointer()-1;
重新定位行列指针(列不变),修改关系。 row_prior=Search_Priority_Setxy(SearchSyn(Reource_Symbol.traverseStack(pScanStack).syn));
Prior_Relation=PriorityTable[row_prior][column_prior];
2、若该元素为常量,则分析的过程和标识符极其相似,唯一不同的是,N(13,值)中的‘值’,一个是从标识符表中查到的,另一个是直接就有的。
3、若该元素为‘=’,这时根据文法的要求,出现等号就应该满足“v=N”这种情况。首先判断是否满足,若不满足则报错,若满足,则将这三个元素归约为一个元素N(13,旧N.value),并且要反填符号表,将该变量的值赋为旧N.value。这一步语义分析十分重要,直接关系着以后引用这个变量时是否能够找到它的值。
idTbl[Reource_Symbol.traverseStack(pScanStack- 1).second].second = Reource_Symbol.gettop().second;//此时栈顶必为E
然后就是修改栈的两个指针,重新定位行列(列不变),修改关系。
4、若该元素为+、-、、/,则这四个的处理方式一样。首先判断栈顶是否满足N op N,op={+|-||/},若满足则归约,否则认为是错误的,进行报错处理。规约之后,同样的将N op N归约为N,并且将
N.value=(N1.value op N1.value)”
然后就是修改栈的两个指针,重新定位行列(列不变),修改关系。
5、若该元素为‘)’,这个时候栈顶一定为(N),若不是,则句子出错,进行错误处理,又因为 ‘(’是大于任何终结符的,因此需要归约将(N)归约为N,做相应的语义分析子程序:
N.value=(N1.value)
然后就是修改栈的两个指针,重新定位行列(列不变),修改关系。
6、若该元素为‘?’根据文法,出现这个东西,就是要打印N?中N的值了,因此先查看栈顶是否满足N?若满足,则归约,并作相应的语义动作,打印。
然后就是修改栈的两个指针,重新定位行列(列不变),修改关系。
这篇课程设计参考了这位博主的这篇博文戳这里,谢谢ta
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